在再钝化之前具有球附接的晶圆芯片级封装制造技术

本申请公开了在再钝化之前具有球附接的晶圆芯片级封装。所公开的示例提供了方法(200)，其包括至少部分地在晶圆的导电部件上方形成导电结构(214)，将焊球结构附接到导电结构的侧面(220)，然后在晶圆的侧面上靠近导电结构的侧面形成再钝化层(230)。进一步的示例提供微电子器件和集成电路，其包括与金属化结构的导电部件耦合的导电结构、连接到导电结构的焊球结构以及设置在金属化结构的侧面上靠近导电结构的侧面的印刷的再钝化层。

Wafer level packaging with ball attachment prior to re passivation

【技术实现步骤摘要】
在再钝化之前具有球附接的晶圆芯片级封装
技术介绍
集成电路和封装的电子元件(例如，微电子器件)通常由具有一个或更多个电子元件的基于半导体的管芯或芯片制成。提供各种集成封装类型，包括倒装芯片球栅阵列(FC-BGA)直接表面贴装封装。FC-BGA包括安装到衬底的管芯，诸如印刷电路板(PCB)，其又具有用于焊接到用户板的导电焊盘或球。晶圆芯片级封装或晶圆级芯片规模封装(WCSP或WLCSP)技术用于制造倒装芯片BGA器件。在一个WCSP过程中，在将管芯表面安装焊接到载体衬底之前，在晶圆或管芯上执行光刻步骤是在用于形成铜柱接触结构并且随后进行焊球下落或放置的位置处旋涂、曝光、显影和蚀刻具有图案化开口的再钝化层。再钝化材料保护铜并钝化铜表面，并在组装到载体衬底期间机械地加强铜柱的基部。在低材料使用和附加的过程掩模方面，使用旋涂和图案化来形成再钝化层是昂贵的。印刷处理可用于沉积再钝化层，但由于最小印刷液滴尺寸和较低分辨率位置控制，印刷的形状不如图案自旋编码(spin-coded)过程精确。此外，油墨渗出导致边缘粗糙并且在用于放置焊球的区域中存在再钝化材料，由于焊球破裂和应力集中的分层而导致缺少焊球。此外，焊球的未熔合导致缺少焊球，由于油墨渗出而导致焊料未熔合。此外，再钝化材料的边缘粗糙度导致要放置焊球处的非圆形开口，并且可能由于球附接和回流之后的应力集中而导致缺失焊球。
技术实现思路
所描述的示例提供了使用焊球放置随后形成再钝化层的晶圆级芯片规模封装过程和器件，以减轻或避免在焊球位置处的再钝化材料边缘粗糙度和渗出效应。在某些示例中，在焊球放置之后使用增材制造技术来印刷再钝化层，以与传统的再钝化层旋涂过程相比进一步提供材料使用益处。公开的方法示例包括至少部分地在晶圆的导电部件上方形成导电结构，将焊球结构附接到导电结构的侧面，然后在晶圆的侧面上靠近导电结构的侧面形成再钝化层。进一步的示例提供微电子器件和集成电路，其包括与金属化结构的导电部件耦合的导电结构、连接到导电结构的焊球结构以及设置在金属化结构的侧面上靠近导电结构的侧面的印刷的再钝化层。附图说明图1是具有接触结构和印刷的再钝化层的微电子器件的局部截面侧视图。图2A和图2B示出了制造微电子器件及其接触结构的方法的流程图。图3-图15是根据图2A和图2B的方法进行制造处理的微电子器件的局部截面侧视图。图16是一个封装的微电子器件的局部截面侧视图。图17是另一个封装的微电子器件的局部截面侧视图。具体实施方式在附图中，相同的附图标记始终指代相同的组件，并且各种部件/特征不一定按比例绘制。在以下讨论和权利要求中，术语“包括”、“具有”、“含有(with)”或其变体意为与术语“包含”类似的方式包括在内，因此，应该解释为意思是“包括，但不限于……”。此外，术语“耦合”意为包括间接或直接电的或机械的连接或其组合。例如，如果第一器件耦合到第二器件或与第二器件耦合，则该连接可以通过直接电连接，或通过经由一个或更多个介入器件和连接的间接电连接。图1示出了微电子器件100，其包括设置在半导体衬底102上或半导体衬底102中的多个电子元件101(例如，金属氧化物半导体(MOS)晶体管)。尽管示例器件100是具有多个元件101的集成电路，但是其他微电子器件实施方式可以包括单个电子元件。在一个示例中，半导体衬底102是硅晶圆、绝缘体上的硅(SOI)衬底或其他半导体结构。隔离结构103设置在衬底102的上表面或侧面的选择部分上。在一些示例中，隔离结构103可以是浅沟槽隔离(STI)部件或场氧化物(FOX)结构。器件100还包括设置在衬底102上方的多层金属化结构104、106。金属化结构包括在衬底102上方形成的第一电介质结构层104以及多层上部金属化结构106。在一个示例中，第一电介质104结构层是设置在元件101和衬底102的上表面上方的金属前电介质(PMD)层。在一个示例中，第一电介质结构层104包括沉积在元件101、衬底102和隔离结构103上方的二氧化硅(SiO2)。图1的示例器件100包括含有第一层108的6层上部金属化结构106，本文中称为层间或夹层电介质(ILD)层。可以在不同的实施方式中使用不同数量的层。在一个示例中，第一ILD层108和上部金属化结构106的其他ILD层由二氧化硅(SiO2)或其他合适的电介质材料形成。在某些实施方式中，多层上部金属化结构106的各个层形成为两个阶段，包括金属内电介质(IMD，未示出)子层和覆盖IMD子层的ILD子层。各个IMD和ILD子层可以由任何合适的一种或更多种电介质材料形成，诸如基于SiO2的电介质材料。钨或其他导电接触/触点110延伸穿过第一电介质结构层104的选择部分。第一ILD层108和上部金属化结构106中的后续ILD层包括导电金属化互连结构112，诸如在下面的层的顶部表面上形成的铝。在该示例中，第一层108和随后的ILD层还包括导电通孔113(诸如钨)，其提供从单个层的金属化部件112到覆盖的金属化层的电连接。图1的示例包括设置在第一层108上方的第二层114。ILD层108包括导电互连结构112和通孔113。所说明的结构包括进一步的金属化层级，其具有相应电介质层115、116和117以及最上面的或顶部金属化层118。在该示例中，各个层115-118包括导电互连结构112和相关联的通孔113。衬底102、电子元件101、第一电介质结构层104和上部金属化结构106形成具有上部侧面或表面121的晶圆或管芯120。在一个示例中，金属化结构106的上部侧面121形成晶圆或管芯120的上部侧面。顶部金属化层118包括两个示例导电部件119，诸如最上面的铝通孔。导电部件119包括在最上面的金属化层118的顶部处的晶圆或管芯120的上部侧面121处的侧面或表面。可以提供任何数量的导电部件119。导电部件119中的一个或更多个可以与电子元件101电耦合。在一个示例中，上部ILD电介质层118被一个或更多个钝化层123(例如，保护性外涂层(PO)和/或钝化层)覆盖，例如，氮化硅(SiN)、氮氧化硅(SiOxNy)或二氧化硅(SiO2)。在一个示例中，一个或更多个钝化层123包括一个或更多个开口，这些开口暴露导电部件119的一部分以允许部件119电连接到相应的接触结构。在图1的示例中，微电子器件100包括两个接触结构122。接触结构122从金属化结构106的上部侧面121向外(例如，图1中沿“Y”方向向上)延伸。各个接触结构122与导电部件119中相应的一个导电部件电耦合。各个接触结构122是包括导电种子层(seedlayer)124和导电结构126(例如，铜杆或柱)。在某些示例中，可以省略种子层124。导电结构126与金属化结构106的导电部件119耦合，并从金属化结构106的上部侧面121向外延伸。微电子器件100还包括设置在晶圆120的侧面121上靠近导电接触结构122的侧面的再钝化层128(例如，印刷的聚合物材料)，以及连接到导电结构126的焊球结构130。导电种子层124本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，其包括：/n至少部分地在晶圆的导电部件上方形成导电结构；/n将焊球结构附接到所述导电结构的侧面；以及/n在将所述焊球结构附接到所述导电结构的所述侧面之后，在所述晶圆的侧面上靠近所述导电结构的所述侧面形成再钝化层。/n

【技术特征摘要】
20180801 US 16/051,5901.一种方法，其包括：
至少部分地在晶圆的导电部件上方形成导电结构；
将焊球结构附接到所述导电结构的侧面；以及
在将所述焊球结构附接到所述导电结构的所述侧面之后，在所述晶圆的侧面上靠近所述导电结构的所述侧面形成再钝化层。


2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述晶圆的所述侧面上形成所述再钝化层包括：
执行印刷过程，所述印刷过程在所述晶圆的所述侧面上靠近所述导电结构的所述侧面形成所述再钝化层；以及
固化所述再钝化层。


3.根据权利要求2所述的方法，其中执行所述印刷过程包括执行多个印刷行程以靠近所述导电结构的所述侧面沉积所述再钝化层的多个层。


4.根据权利要求3所述的方法，其中固化所述再钝化层包括：
在执行所述印刷过程的同时加热所述晶圆以至少部分地固化所述再钝化层。


5.根据权利要求4所述的方法，其中固化所述再钝化层还包括：
在执行所述印刷过程之后，执行热固化所述再钝化层的最终固化过程。


6.根据权利要求3所述的方法，其中固化所述再钝化层包括：
在执行所述印刷过程的同时将所述再钝化层暴露于紫外光以至少部分地固化所述再钝化层。


7.根据权利要求6所述的方法，其中固化所述再钝化层还包括：
在执行所述印刷过程之后，执行UV固化所述再钝化层的最终固化过程。


8.根据权利要求3所述的方法，其中形成所述导电结构包括：
执行镶嵌过程，所述镶嵌过程将导电材料沉积到图案化光致抗蚀剂的开口中，以在所述导电部件上方形成所述导电结构。


9.根据权利要求2所述的方法，其中形成所述导电结构包括：
执行镶嵌过程，所述镶嵌过程将导电材料沉积到图案化光致抗蚀剂的开口中，以在所述导电部件上方形成所述导电结构。


10.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述导电结构包括：
执行镶嵌过程，所述镶嵌过程将导电材料沉积到图案化光致抗蚀剂的开口中，以在所述导电部件上方形成所述导电结构。


11.根据权利要求1所述的方法，其中在所述晶圆的侧面上形成所述再钝化层包括在所述晶圆的所述侧面上印刷聚酰亚胺、聚苯并恶唑即PBO、环氧树脂或双马来酰亚胺。


12.根据权利要求1所述的方法，其中在所述晶圆的所述侧面上形成所述再钝化层包括在晶圆的所述侧面上印刷预酰亚胺化聚酰亚胺、环氧树脂、丙烯酸酯、环氧树脂和丙烯酸交联剂的共混物或共聚物、环氧树脂和酚醛交联剂的共混物或共聚物或环氧树脂和乙烯基交联剂的共混物或共聚物。


13.根据权利要求1所述的方法，还包括：
至少部分地在晶圆的所述导电部件上方形成导电种子层；以及
在所述导电种子层的至少一部分上形成所述导电结构。


14.一种器件，其包括：
电子元件，其设置在半导体衬底上或所述半导体衬底中；
金属化结构，其设置在所述半导体衬底上方，所述金属化结构包括导电部件；
导电结构，其与所述金属化结构的所述导电部件耦合，所述导电结构从所述金属化结构的侧面向外延伸；
焊球结构，其连接到所述导电结构；以及
印刷的再钝化层，其设置在所述金属化结构的侧面上靠近所述导电结构的侧面。


15.根据权利要求14所述的器件，其中所述印刷的再钝化层包括聚酰亚胺、聚苯并恶唑即PBO、环氧树脂或双马来酰亚胺。


16.根据权利要求14所述的器件，其中，所述印刷的再钝化层包括预酰...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·小松，M·涩谷，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US